Природа. Образование янтаря.

С давних пор люди пытались объяснить происхождение янтаря. Первые, довольно наивные представления относительно возникновения янтаря находим у античных авторов. Так, Эсхил и Софокл отождествляли янтарь со слезами. Эта аналогия не случайна, некоторые выделения янтаря действительно похожи на капли. Плиний Старший в одном из томов «Естественной истории» излагал наиболее распространенные взгляды на происхождение янтаря. Древнегреческий философ-материалист Демокрит считал, что янтарь - это окаменелая моча диких животных, в частности рыси. Образно толковал возникновение янтаря Ниней: он заключил, что янтарь - это концентрат солнечных лучей, выброшенный волнами на берег. Сам же Плиний Старший, как и Аристотель, отмечал растительное происхождение янтаря. По его мнению, янтарь образовался из жидкой живицы хвойных и со временем затвердел от холода. Справедливость такого утверждения Плиний видел в следующем: при трении янтарь пахнет смолой и, как смола хвойного дерева, горит коптящим пламенем. Близкие взгляды на образование янтаря высказывал древнеримский историк Тацит. Он писал о литовских племенах эстах: « они - единственный народ, который на мелких местах моря на берегу собирает янтарь, называемый ими „глезем" Сам же янтарь, как легко можно видеть, не что иное, как сок растений, так как в нем иногда встречаются зверьки и насекомые, заключенные в некогда еще жидкий сок. Очевидно, что эти страны покрыты были пышными лесами, которые, так же как и в таинственных странах Востока, выделяли из себя бальзам и амбру. Лучи низкого солнца изгоняли этот сок, и жидкость капала в море, откуда она бурями выносилась на противоположный берег». Позже янтарь принимали за специфическое выделение китов, которое напоминало амбру. В средние века происхождение янтаря мало занимало ученых, которые, по существу, не внесли ничего нового в этот вопрос. Некоторые сведения о янтаре находим у одного из авторов раннего средневековья - Кассиодора (первая четверть VI в.), канцлера короля остготов. Он благодарит эстов за присланные королевскому двору янтарные дары: «Море дарит вам этот камень, который сверкает таким волшебным блеском и происхождения которого вы, по вашим же словам, не знаете, хотя первыми получаете его в дар от моря». Полупрозрачный и непрозрачный янтарь Полупрозрачный и непрозрачный янтарь В книге Ибн Сины «Канон врачебной науки» не только описаны лечебные свойства янтаря, но и приведены сведения о его происхождении: «Говорят, что дерево румского ореха растет в реке, которая называется Ларинданос. Из этого дерева вытекает камедь; выделяясь, эта камедь тотчас же сгущается в воде. Это то, что называется иликтрун, а некоторые люди называют его хусуфури, и это янтарь. Если его потереть, от него распространяется приятный запах, а цвет его такой, как цвет золота». Среднеазиатский ученый-энциклопедист Бируни в известном трактате «Собрание сведений для познания драгоценностей» (1048) уделил вопросам образования янтаря больше внимания. Он, пожалуй, одним из первых подметил различие между янтарем и янтареподобной ископаемой смолой - копалом, установив, что копал плавится при более низкой температуре (200°С), чем янтарь (360°С). Бируни опроверг мнение персидского ученого Хамзы, считавшего, «что янтарь - это сорт бус, плавающих в Средиземном и Каспийском морях». Он писал, «что это не так, так как в обоих морях не видно тех трав и жучков, подобных тем, которые есть в смоле янтаря». К тому же янтарь - это не готовые бусы, а куски, из которых вышлифовываются бусы и другие изделия. Бируни принимал янтарь за растекшуюся по земле древесную смолу, которая медленно застывала, и именно поэтому в янтаре «находят то, что в него попадает из насекомых и прочего». Существовали представления о янтаре как о морской пене, застывшей под действием солнечного света; нефти, окаменевшей на дне моря; затвердевшем жире неведомых рыб. Начиная с XVI в. янтарь интересует многих исследователей. Однако происхождение его по-прежнему толкуется по-разному. Немецкий ученый Г. Агрикола источником янтаря считал жидкие битумы, выделяющиеся на морском дне из разлома и затвердевающие на воздухе. Как уже говорилось, автор первой книги о янтаре А. Аурифабер принимал янтарь за ископаемое битуминозное вещество, изменяющее свою консистенцию при вытекании из недр Земли. Голландский исследователь А. Кирхер также принимал янтарь за битум, однако последний вопреки распространенному мнению вытекал из недр Земли не на суше, а на дне моря. Всплывая па поверхность, он волнами разносился по морю и выбрасывался на берег. Итальянский ученый А. Чезальпино не отрицал растительного происхождения янтаря, но считал его застывшей живицей, сносимой реками в море и распределяемой волнами вдоль берега. К оригинальному заключению относительно природы янтаря пришел немецкий ученый Ф. Гартман. По его мнению, ископаемая древесина и янтарь имеют неорганическое происхождение, оба они являются жильными образованиями. Итальянский исследователь П. Боккони принимал янтарь за нефть, затвердевшую в морской воде. Немецкий исследователь Г. Лудельф заключил, что янтарь - смесь каменного масла, серной кислоты и мочевины. Первые два вещества возникают в недрах Земли и, выделяясь по трещинам на дне моря, попадают в воду. Здесь они соединяются с мочевиной - продуктом разложения морских организмов. Эту смесь волны выносят на берег: здесь и происходит ее затвердевание и превращение в янтарь. Из изложенного ясно, что спор о происхождении янтаря вели в основном сторонники двух гипотез - органической и неорганической. Решающее значение в развитии органической теории происхождения янтаря имели труды М. В. Ломоносова «Слово о рождении металлов от трясения земли» (1757) и «О слоях земных» (1761). В них ученый подверг резкой критике сторонников неорганической гипотезы. На растительное происхождение янтаря, писал М. В. Ломоносов, указывают близкие значения плотностей янтаря и смолы хвойных деревьев, кроме того, вода, выделенная из янтаря, пахнет гарью, что присуще только растительному материалу. Янтареносные слои Германии и других стран заключают в себе полуистлевшие остатки «трухлого» дерева и бурый уголь (лигнит). К тому же в самом янтаре находятся также насекомые, пауки и другие мелкие животные вместе с листочками и ветвями растений. М. В. Ломоносов довольно остроумно отстаивал свои, близкие современным, взгляды на образование янтаря: «Кто таковых ясных доказательств не принимает, тот пусть послушает, что говорят включенные в янтарь червяки и другие гадины. Пользуясь летнею теплотою и сиянием солнечным, гуляли мы по роскошествующим влажным растениям, искали и собирали все, что служит нашему пропитанию; услаждались между собою приятностью благорастворенного времени и, последуя разным благовонным духам, ползали и летали по травам, листам и деревьям, не опасаясь от них никакой напасти. И так садились мы на истекшую из дерев жидкую смолу, которая нас, привязав к себе липкостью, пленила и, беспрестанно изливаясь, покрыла и заключила отовсюду. Потом от землетрясения опустившееся вниз лесное наше место вылившимся морем покрылось; деревья илом и песком покрылись, купно со смолою и с нами: где долготою того времени минеральные пески в смолу проникали, дали большую твердость и, словом, в янтарь превратили, в котором мы получили гробницы великолепнее, нежели знатные богатые на свете люди иметь могут». Высмеивая сторонников образования янтаря на нефти при воздействии на нее кислотами, М. В. Ломоносов писал: «Еще ни один химик из серной кислоты, из горючей какой-нибудь горной материи и из земли янтаря не составил». Взгляды М. В. Ломоносова на происхождение янтаря намного опередили научную мысль середины XVIII в. и своевременно не были должным образом оценены. Лишь спустя десятилетие они нашли своего первого и истинного приверженца в лице немецкого исследователя Ф. Бокка. Однако споры еще долго не затихали. Много лет спустя после изложения идей М. В. Ломоносова известный естествоиспытатель Ж. Бюффон утверждал, что янтарь образовался из меда пчел, а исследователь X. Жиртаннер принимал янтарь за продукт жизнедеятельности больших лесных муравьев. Как же образовался янтарь? Когда-то, примерно 50 млн. лет назад, задолго до появления человека, на территории нынешней Швеции и части Балтийского моря располагалась суша. Климат этого времени был гумидным. Первоначальным актом в образовании янтаря явилось обильное выделение смолы из хвойных. Причины его самые разнообразные. Главной следует считать резкое потепление климата. Сосны были чувствительны и к внешним воздействиям. Во время гроз, ураганов и им подобных явлений они выделяли смолу-живицу, имевшую защитную функцию: быстро затвердевая, живица засыхала на пораженном участке, предохраняя дерево от заражения через рану. Основная масса смолы вытекала из деревьев, сломанных при весенних буреломах. Не менее обильно истекала смола, когда разные вредители леса грызли, прокалывали и долбили кору. Деревья вынуждены были залечивать нанесенные им раны. Густая клейкая смола образовывала на деревьях желваки, сгустки, гроздья, капли, которые, не выдержав собственного веса, падали на землю. Иногда процесс смоловыделения прерывался и через некоторое время возобновлялся, что способствовало образованию многослойных выделений смолы. На смолу садились насекомые и приклеивались. Не в силах высвободиться из липкой массы, они навечно оставались в ней. Падали на землю или умирали на корню и от старости сосны, содержавшие значительное количество смолы не только на поверхности, но и в середине дерева. Смолопродуктивность сосен в основном зависит от их способности выделять смолу, что, в свою очередь, обусловлено характером протекающих в дереве физиологических процессов. Предполагают, что смолоносные системы сосен, росших 50 млн. лет назад, и современных хвойных различаются: в далеком прошлом были больше смоляные карманы. Поэтому истечение смолы из сосен могло происходить и в обычных условиях. Нарушение последних приводило к увеличению или уменьшению выходов живицы. Согласно наблюдениям у современных хвойных смола выделяется интенсивнее по направлению к югу, т. е., чем выше температура, тем больше выход живицы. Этому процессу также благоприятствует повышенная влажность воздуха и оптимальная для сосен влажность почвы. В тропиках Юго-Восточной Азии произрастает огромное (диаметр 15 м) даммаровое дерево (Dammara australis). Ствол дерева сплошь покрыт темной смолой. Желтоватой смолой покрыта даже почва, иногда на довольно значительных глубинах. В литературе описан кусок даммаровой смолы весом 20 кг. На втором этапе происходило захоронение смолы в лесных почвах. Оно сопровождалось рядом физико-химических превращений смолы, характер которых в значительной степени зависел от того, в какие условия эта смола попадала. В сухой, хорошо аэрируемой почве смола преобразовывалась при участии кислорода. Устойчивость смолы повышалась, увеличивалась ее твердость. В заболоченных участках, в анаэробной обстановке, смола сохраняла свою хрупкость. Третий этап в образовании янтаря отмечен размывом, переносом и отложением ископаемых смол в водный бассейн. Условия, благоприятные для возникновения и накопления янтаря, связаны с геохимической и гидродинамической спецификой бассейна. Превращение смолы в янтарь идет при участии кислородсодержащих, обогащенных калием щелочных иловых вод, которые при взаимодействии со смолой способствуют появлению в ней янтарной кислоты и ее эфиров. На заключительных стадиях этого процесса формируется не только янтарь, но и глауконит - минерал, постоянно сопровождающий скопления янтаря, т. е. превращение ископаемой смолы в янтарь и образование глауконита происходит в одной окислительно-восстановительной обстановке. Находка глауконита - свидетельство слабощелочной и слабовосстановительной среды. Отсутствие этого минерала в породе - лишнее доказательство интенсивной аэрации осадков. В итоге описанных превращений ископаемая смола заметно уплотнилась, растворимость ее уменьшилась, твердость, температура плавления и вязкость увеличились. Малые молекулы, входящие в состав ископаемой смолы, объединились в одну макромолекулу. Так сформировалось прочное высокомолекулярное соединение со свойствами современного янтаря. Концентрация янтаря в породах контролируется двумя главными факторами - окислительно-восстановительной обстановкой минералообразующей среды и количеством ископаемой смолы, поступившей в бассейн седиментации. Глауконита в осадочных породах значительно больше, чем янтаря. Следовательно, обстановка, благоприятствующая возникновению обоих веществ, не так уж редко создается в земной коре. Однако янтарь в этих условиях может возникнуть лишь при поступлении в бассейн ископаемой смолы из недалеко расположенных источников сноса. Так образовалось Приморское месторождение янтаря. Необходимо подчеркнуть, что в нем выявлены не только самые большие запасы янтаря, но и наибольшие (из всех месторождений янтаря) количества глауконита. Накопление янтаря на территории Северной Украины проходило не в таких благоприятных условиях, как в Прибалтике. Среднее содержание янтаря в находящемся здесь Клесовском месторождении примерно в 40 раз, а глауконита в 4 раза меньше, чем в Приморском. Специфику аутогенного минералообразования в какой-то мере отражает состав глауконита, содержащего до 20 химических элементов. Отметим, что условия для образования глауконита существуют и сейчас в Балтийском море. В накоплении янтаря имеет значение и гидродинамический фактор. Дело в том, что движение воды - величина непостоянная и по-разному проявляется в отложениях. Скопления янтаря приурочены как к грубо-, так и к мелкозернистым осадкам, чего не должно быть при активном движении водного потока. Поток способен унести весь мелкий янтарь, но в действительности этого не происходит. Глинистые отложения, оседающие в спокойной обстановке, могли вообще не содержать янтарь, а они его вмещают, да еще в значительном количестве. Сортирующему действию гидродинамических агентов более подвержен глауконит. Он формируется в поверхностном слое рыхлого осадка на участках замедленного движения водной среды. Здесь же осаждается и обломочный материал. При увеличении скорости течения осадок с отложившимся глауконитом может быть подвержен локальному перемыву. С этим процессом, видимо, и связано значительное количество перемытых зерен глауконита в Приморском месторождении. Незначительное распространение перемытого глауконита в Клесовском месторождении свидетельствует о спокойной обстановке минералоотложения. Близкое к горизонтальному положение кусков янтаря во вмещающих породах служит косвенным подтверждением спокойной седиментации осадков во время накопления янтаря.